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Projet de fabrication d'un mini centre d'usinage

Discussion dans 'Discussions générales sur la conception' créé par atlantus, 10 Décembre 2013.

  1. atlantus

    atlantus Nouveau

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    Projet de fabrication d'un mini centre d'usinage
    Bonjour à tous,

    je réfléchit actuellement à la faisabilité de réaliser un mini centre d'usinage.
    N'étant pas un spécialiste de l'usinage, je ne suis pas sur que le terme "mini centre d'usinage" soit le bon.

    Je vais vous décrire l'idée de départ, sans trop rentrer dans les détails afin de ne pas tranformer mon premier message en roman :
    * la machine sera de type tour à commande numérique, avec mandrin en 160mm et entre pointe aux environs de 600mm.
    Comme le but n'est pas de pouvoir faire des pièces pour la Nasa, la précision recherchée pour les pièces que fabriquera cette machine sera au 1/10ème de mm

    * le mandrin sera mis en rotation par un moteur pas à pas, permettant ainsi de pouvoir prendre des positions statiques

    * comme je doute fort que le pas à pas, meme puissant (300 kg/cm), puisse avoir assez de puissance pour que l'on puisse usiner avec des outils classique de tour, la puissance, au lieu d'etre fournie à la matière, sera fournie aux outils :
    - le premier outil sera une lame de scie circulaire pour métaux (avec son bloc moteur), installée perpendiculairement au barreau de matière à usiner et pourra se déplacer sur 2 axes (le long du barreau de matière et perpendiculairement à ce dernier)
    - le deuxième outil sera une broche de fraisage, installée perpendiculairement au barreau de matière à usiner et pouvant se déplacer sur 3 axes (le long du barreau à usiner, perpendiculairement et en hauteur)
    - le troisième outil sera également une broche de fraisage, installée dans l'alignement du barreau à usiner et pouvant se déplacer sur 2 axes (dans l'axe du barreau et en hauteur)

    J'ai dejà réfléchit à la manière dont je pouvais réaliser cette machine, en fonction de l'outillage et du savoir faire à ma disposition, de sous traitant locaux à qui je vais pouvoir confier la réalisation de certaines parties, de fournisseurs à qui j'ai accès, et aussi par rapport au budget necessaire.

    Après avoir effectué des recherches sur la façon de réaliser la partie mobile supportant le mandrin, j'ai opté pour une solution et j'aimerai avoir votre avis.
    Ci joint, un petit dessin d'une vue en coupe de ce que j'envisage. Je m'excuse par avance, mais je ne suis pas spécialiste en dessins techniques et surtout je n'ai pas forcement les bons outils pour cela.
    La partie fixe (en violet sur le dessin) ainsi que la partie mobile 'en jaune) seront usinées dans un barreau rond de 200mm de diamètre.
    Le principe est-il bon afin de minimiser au maximum le jeu ou est-il possible de faire mieux et plus simple ?

    Cordialement.

    Tour CNC_2_export JPG.JPG
     
  2. stanloc

    stanloc Compagnon

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    Projet de fabrication d'un mini centre d'usinage
    Bonjour,
    La machine que vous décrivez va être très coûteuse à réaliser à cause du nombre de broches motorisées à faire.
    Déjà votre dessin de la broche du tour part sur un mauvais principe. Regardez comment est fait un tour et vous verrez que la poupée fixe n'est pas fixée à travers une plaque.
    Si j'analyse votre concept, vous remplacez les mouvements de la pièce à usiner par les mouvements des outils. Perso je chercherais à motoriser autrement le mandrin pour faire en fait un tour numérisé quitte à y adjoindre une tête de fraisage en plus. Dans cette logique je choisirais de partir d'un tour existant déjà auquel j'adjoins une motorisation du mandrin par servomoteur plus codeur d'impulsions. Le mandrin peut ainsi tourner à vitesse raisonnable pour utiliser les outils de tour et il peut aussi prendre des positions asservies pour les usinages par tête de fraisage. Comme vous dites devoir soustraiter certains travaux je pense qu'au niveau budget global on doit s'y retrouver.
    Maintenant les conseilleurs ne sont pas les payeurs.
    Stan
     
  3. moissan

    moissan Compagnon

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    Projet de fabrication d'un mini centre d'usinage
    c'est dommage de renoncer a la vraie fonction tournage pour une histoire de moteur pas a pas trop faible : un outil de tour c'est simple et efficace , ça fait facilement un bon etat de surface et une bonne precision

    on peut bien sur faire des piece style tournage avec une fraise sur une piece tournant lentement : les fraise sont plus chere que les outil de tour , coupe discontinue donnant plus de defaut et moins de precision ... moins bien et plus cher

    un bon tour doit avoir une boite de vitesse : il est tout a fait possible d'y mettre 2 moteur : un moteur puissant avec plusieur vitesse pour le tournage , et un moteur pas a pas pour le fraisage , et le programe embraye celui qu'il faut

    il est possible aussi de faire un asservissement avec le moteur de broche , pour faire a la fois la puissance de tournage et le positionnement

    il est possible d'utiliser les même coulisse pour deplacer les outil de tournage et la tête de fraisage ... on pourrait même penser a monter les outil de tournage dans un cône SA ou ISO d'une broche qui ne tourne pas et se bloque dans la bonne solution

    j'ai le même genre de projet depuis longtemps , ma preference va a plusieurs tête interchangable sur le même systeme de coulisse : la coulisse va chercher dans un magasin plusieurs tête adapté aux differente utilisation : tête de fraisage gros couple pour fraise scie , fraise au module , fraise de surfacage grand diametre ... une autre tête pour les petites fraise a grande vitesse , et bien sur une tête pour les outils de tournage

    utiliser une tête de fraisage bloqué pour mettre des outil de tournage est une mauvaise idée : les roulement se massacrent vite quand on y applique un gros effort sans tourner
     
  4. atlantus

    atlantus Nouveau

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    Projet de fabrication d'un mini centre d'usinage
    Bonjour,

    effectivement, ça va couter quelques sous. J'ai fait une estimation à 3200 €, auquel je rajoute les traditionnels 20% pour les imprévus, cela donne un budget d'environ 4000€.

    Pour répondre aux diverses remarques :
    - je n'ai pas la possibilité de voir un tour de près, quand aux photos trouvées sur internet, elles ne montrent rien.

    - Je ne remplace pas le mouvement de la pièce à usiner par un mouvement des outils, puisque le mandrin chargé de maintenir la pièce est animé par un moteur pas à pas.
    En revanche, la puissance necessaire à fournir pour l'enlèvement de la matière est fournie aux outils de coupe plutot qu'à la pièce comme c'est le cas avec un tour classique.

    - Le choix de motoriser le mandrin par un pas à pas permet de positionner la pièces dans des positions fixes et précises afin de réaliser des usinages à priori impossible avec un tour classique.

    - Partir sur un tour classique et le modifier pour pouvoir utiliser des outils classiques pose trop de problèmes. En outre, l'utilisation d'outils classiques pose également le problème des prises d'origines car je ne suis pas un spécialiste du tournage classique et n'envisage pas de passer quelques centaines d'heures à prendre le coup de main. Le problème des prises d'origines et de la position des outils serait résolu automatiquement avec le système que j'envisage.
    Pour ce qui est du prix des outils, il est vrai qu'une plaquette ne coute que quelques euros alors qu'un disque en 230mm en coute une bonne centaine, cependant, le disque comporte une centaine de plaquettes carbures, au final ça ne revient donc pas plus cher.
    En faisant des recherches, je suis tombé sur des videos de grosses machines dont le mandrin ne sert qu'à positionner la pièce et c'est une lame circulaire qui enlève la matière. Si ça marche sur une grosse machine, il n'y a pas de raison que ça ne marche pas sur une plus petite.

    L'info dont j'ai vraiment besoin porte sur le système de support/roulement pour le mandrin, qui doit impérativement etre fixé à travers une plaque, comme sur le dessin.

    Cordialement
     
  5. rebarbe

    rebarbe Modérateur

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    Projet de fabrication d'un mini centre d'usinage
    En fait il y a plein de raisons,
    La première c'est que l’effort de fraisage sur une pièce en révolution engendre beaucoup de vibrations.
    Une petite machine les absorbe mal, d'où un état de surface moins bon.
     
  6. ATV325

    ATV325 Compagnon

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    Projet de fabrication d'un mini centre d'usinage
    pour pas loin de ce budget on trouve des petits tour cnc qui tiennent la route.

    néanmoins je pense votre budget sous estimé, surtout qu'avec un moteur pas à pas sur la broche qui va bloqué suffisamment la pièce en statique et atteindre une vitesse de rotation entre 2 et 4.000 tr/min.

    je ne veux pas vous décourager mais je n'ai jamais sur ce forum de tels projets qui ont aboutis, face aux obstacles et au budget les gens se sont fatigués.

    pourquoi ne pas partir d'une base existante ?
     
  7. atlantus

    atlantus Nouveau

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    Projet de fabrication d'un mini centre d'usinage
    Bonjour,

    je vous remercie pour votre remarque concernant les vibrations sur une petite machine.
    N'est-il pas possible "d'ajuster" ce problème en jouant sur la vitesse d'avance et sur l'épaisseur des passes, comme c'est le cas avec une fraiseuse CNC ?

    Pour répondre à ATV325, tous les modèles de petits tours CNC que j'ai vu ne permettent pas de réaliser le type de pièces que pourrait réaliser cette machine.
    A titre d'exemple, cette machine pourrait usiner dans une barre ronde, une section hexagonale, percer un trou au centre de chaque face de l'hexagone, réaliser un logement de vis excentré sur une autre section de la barre (comme sur les accouplements de moteurs) et enfin pour finir usiner une empreinte femelle triangulaire dans l'alignement de la barre.

    Je suis convaincu que la plupart des personnes sur ce forum ont beaucoup plus d'expérience que moi dans l'usinage et aussi qu'elles connaissent beaucoup plus de matériel que moi.
    Je lance donc un appel : si quelqu'un connais un fournisseur vendant des machines capables de faire des pièces aussi complexes pour un budget d'environ 4000€, merci de me le faire connaitre, car dans ce cas je ne m'embeterai pas à fabriquer la machine.

    La remarque sur le budget est correcte si l'on considère des vitesses de rotation de la pièce à 4000 tr/min, cependant, comme je l'ai expliqué, le pas à pas sert à positionner la pièce et donc à faire de la rotation à petite vitesse. Le maximum devrait etre de l'ordre de 60 tr/min, ce qui correspond à une vitesse d'avance sur un barreau de 30mm à 5600 mm/min, ce qui est deja surdimensionné puisque techniquement on est plus sur du fraisage que sur du tournage classique.
    Le pas à pas envisagé serait un 300 kg.cm et coute avec son driver environ 300 €.

    Je vous remercie néanmoins pour toutes ces remarques car il est toujours bon dans un projet d'avoir un autre regard.


    Afin de ne pas créer de confusion dans l'esprit des lecteurs, je le répète, cette machine n'a pas vocation à usiner avec des outils de tours classiques.
    Si je caricature un peu, on a un mandrin qui positionne ou fait tourner à faible vitesse la pièce, et on a 2 fraiseuses et une scie circulaire montées sur plusieurs axes qui viennent enlever de la matière.


    Je me permet de réitérer ma demande sur un point très important pour moi actuellement, à savoir la réalisation de la partie mobile du mandrin.
    Est-ce que la solution telle qu'elle apparait sur le dessin du premier post est bonne, à savoir 2 roulements coniques pris en sandwich, ou existe-il un meilleure solution pour réaliser cette partie ?

    Cordialement


    @ATV325 : je vous ai envoyé un message privé
     
  8. stanloc

    stanloc Compagnon

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    Projet de fabrication d'un mini centre d'usinage
    Bonjour,
    Vous pouvez aussi voir votre besoin satisfait avec une fraiseuse et sa table circulaire. D'ailleurs je vous conseille de regarder si votre broche supportant le mandrin ne serait pas avantageusement faite par une table circulaire motorisée placée verticalement. Ce serait déjà pas mal de travail de fait car en partant de zéro je ne vous vois pas usiner vos pièces avant très longtemps. Par ailleurs si vous n'avez pas déjà une fraiseuse et un tour vous allez pouvoir ajouter au moins un zéro à votre prévision de budget.
    Stan
     
  9. ATV325

    ATV325 Compagnon

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  10. Francois59

    Francois59 Apprenti

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    Projet de fabrication d'un mini centre d'usinage
    Exemple de réalisation de tour CNC: http://www.cnczone.com/forums/vertical_mill_lathe_project_log/51688-slant_bed_computer-numeric-control_lathe_scratch-32.html


    http://picasaweb.google.com/lh/photo/LnLtVwR7HmvDSzuA7x7fVA?feat=embedwebsite

    Malheureuseument, un problème de vibration malgré la structure mécano soudée très conséquente et le remplissage en béton, et le manque de temps de du réalisateur font que ce tour n'a pas les atteint les performances espérées.
     
    Dernière édition par un modérateur: 16 Avril 2015
  11. atlantus

    atlantus Nouveau

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    Projet de fabrication d'un mini centre d'usinage
    Bonjour,

    Concernant l'outillage, je dispose d'un fraiseuse CNC d'une surface utile de 900x600mm, en revanche je n'ai pas de tour.
    Par rapport à ce projet, les 2 seules pièces que je devrai sous traiter sont celles du dessin du post1.
    Je ne me suis pas encore renseigné sur le prix concernant la réalisation par un professionnel pour ces 2 pièces (car il faut qu'elles soient presques parfaites), mais je pense pouvoir m'en tirer pour 500€ (en outre je peux bénéficier d'un prix d'ami sur cette prestation).

    Concernant toutes les autres pièces, soit elles s'achètent toutes faites, grace entre autre à "nos amis chinois", comme par exemple les glissières à billes en 30mm avec leur support en alu deja usiné ou encore avec les vis à billes dont les épaulements sont deja fait, soit je suis en mesure de les faire avec ma fraiseuse CNC.

    J'ai regardé du coté du plateau diviseur motorisé dont vous parlez, ce que l'on appelle le 4ème axe sur les fraiseuses CNC, cependant l'inconvénient de ce que j'ai vu, pour les modèles restant dans le budget, porte sur le fait qu'en général les mandrin sont borgnes, c'est à dire que le barreau de matière à usiner ne peut pas ressortir par l'arrière.

    ATV325, vous me parlez du dimensionnement des pièces : selon vous, sur quelles parties dois-je porter mon attention ?
    Pour info, sur le dessin (je n'ai pas mis les cotes, désolé), les pièces en jaune et en violet ont un diamètre de 200mm et le support des roulements fait 250mm de long. Le dessin est à l'échelle.

    Merci à Fracois59 pour le lien, je ne parle pas anglais mais je vais regarder attentivement les photos qui ont l'air instructives.
    Les problèmes de vibration ne sont-ils pas liés à des passes trops importantes lors de l'usinage ?


    Cordialement
     
  12. Francois59

    Francois59 Apprenti

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    Projet de fabrication d'un mini centre d'usinage
    Et pourquoi ne pas fabriquer simplement un plateau diviseur conforme à vos attentes. Ce serait quand même nettement plus simple qu'un mini centre d'usinage complet ?

    ----------------- Modif.

    Mécaniquement, et conceptuellement, il n'y a aucun problème à rajouter un axe sur une fraiseuse 3 axes. Hormis un peu de perte de précision du à l'axe supplémentaire.

    Par contre, pratiquement, je ne sais pas comment on rajoute un axe à gérer dans le logiciel d'une fraiseuse 3 axes. D'ici à ce qu'il y ait des verrouillages logiciels qui obligent à acheter le plateau motorisé du constructeur, et pas un autre, ou à devoir changer TOUT le logiciel de la fraiseuse, je ne serais pas surpris. Tout dépend du degré d'ouverture du logiciel interpréteur G Code ...
     
  13. domi.U&M

    domi.U&M Compagnon

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    Projet de fabrication d'un mini centre d'usinage
    moi, je trouve l'idée d'un petit centre d'usinage très intéressant. les tours et autres diviseurs correspondent à une techno que nous avons tous plus ou moins appris dans notre jeunesse et que nous maitrisons :cry:
    un centre d'usinage, lui, impose de revoir ses idées preconçues :wink: : difficile, complexe, pas assez rapide en rotation, pas assez rigide, etc...

    pourtant, ces machines remplacent avec bonheur à l'heure actuelle tour, fraiseuse, plateau diviseur, table sinus...

    bon, il y a beaucoup de points à régler au niveau amateur, mais pouquoi pas pour usiner des pièces en matériaux ne demandant qu'une faible puissance.

    on n'a pas de puissance sur la broche de tour: pas grave, on ne tourne pas pour couper du méta, on tourne pour orienter la pièce devant une broche avec un fraise qui, au final va faire ce qu'un tour aurait fait: enlever de la matière sur un axe de révolution...

    avec un centre d'usinage, il faut revoir entièrement la gamme d'usinage...

    moi, je pense que ce projet est passionant.
     
  14. moissan

    moissan Compagnon

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    Projet de fabrication d'un mini centre d'usinage
    comment construire une nouvelle machine sans avoir vu en detail ce qui existe deja ?

    pour construire de la mecanique il faut un tas de piece tourné , et souvent avec une precision meilleure que le dixieme : pour monter des roulement il faut bien voir les centiemes

    donc ne commence pas par engloutir une fortune pour construire une machine speciale qui ne te donnera même pas la possibilité de tout construire toi même : commence par acheter un vieux gros tour qui te coutera beaucoup moins cher et non seulement te permetra de faire toutes tes pieces pour une future machine , mais en plus sera une experience indispensable en usinage

    pour construire n'importe quelle machine pas besoin de tour CNC : un tour simple suffit : il faut surtout faire des porté cylindrique pour des roulement , et quelques cône , mais jamais de formes compliqué qui demande la CNC

    quand on fait des piece precise unitaire on n'a pas envie de lancer un programe entier qui fait une piece raté au premier probleme : on verifie chaque cote après chaque passe , et on approche la coté visé avec un nombre suffisant de petite passe pour que la derniere passe tombe pile au centieme

    l'idée d'un petit centre d'usinage tournage fraisage est bonne , mais ce n'est pas une idée pour se faire sa premiere machine , c'est une idée pour un futur constructeur de machine , a faire par quelqu'un qui a une bonne experience des machine existante ... j'ai des idée la dessus depuis que j'ai fait mes etude ... a une epoque ou les PC n'existait pas encore , et que les CNC se programaient avec bande perforé , je pensait deja que des machine a commande numerique pourrait etre efficace en etant petite et economique , peu importe si c'est lent puisque ça marche tout seul

    mais il faut quand même une vraie fonction tournage , parce que c'est tellement mieux que le fraisage

    je pense aussi a la rectification : a certain gros centre d'usinage il ne manque qu'une bonne etanchéité de protection contre les poussiere abrasive pour pouvoir rectifier
     
  15. Francois59

    Francois59 Apprenti

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    Projet de fabrication d'un mini centre d'usinage
    Il y a assez peu de broches de tour ou fraiseuses à 2 roulements obliques seuls. Il y a trop de distance entre les 2 roulements pour avoir une précharge correcte qui assurera la rigidité du système. Le système classique serait plutôt les 2 roulements coniques cote à cote d'un coté de la broche (axial et radial) , et un roulement type rouleau de l'autre coté (radial seul).
     
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